榆林市靖邊縣羊圈灣村石家洼組高效節水灌溉工程項目區水資源供需平衡分析

馮 寧，高彩芬，王 靜

（陜西省榆林市靖邊縣水資源調度中心,陜西 靖邊 718500）

1 項目區概況

陜西省榆林市靖邊縣位于陜西省北部,榆林市西南部,席麻灣鎮地處靖邊縣中南部,白于山區腹地,境內梁峁澗和丘陵溝壑交錯,無地表徑流,是典型的旱作農業大鎮。項目實施區為席麻灣鎮羊圈灣村石家洼組境內,有43 戶240 人,有耕地1500 畝,全部為旱地,種植作物主要是靠天吃飯,無法灌溉,嚴重影響農業產值。工程主要解決席麻灣鎮羊圈灣村石家洼組共計644.1 畝的農田灌溉用水問題。

羊圈灣村內地下水主要賦存在第四系沖、湖積中細砂孔隙含水層和白堊系碎巖屑裂隙孔隙含水層中,其中白堊系碎巖屑裂隙孔隙含水層全區廣布,其厚度大、水質好、水量豐富,是該區的主要含水層。水位埋深100 m～140 m,單井涌水量1000 m3/晝夜～3000 m3/晝夜,是羊圈灣村用水主要水源。

2 項水資源供需分析

2.1 水資源量

項目區內無地表徑流,可利用的灌溉水源為地下水。地下水平衡分析用均衡法和開采模數法分別進行計算。

2.1.1 均衡法

地下水的補給來源為大氣降水、側向徑流補給、灌溉回歸、凝結水補給,地下水的排泄途徑主要為潛水蒸發、側向排泄以及人為開采。

（1）地下水的補給量

a）大氣降水

式中：P年為年降水量,根據《榆林市水文手冊》,取1957 年～2015 年靖邊觀測站點實測的多年平均降水量397.71 mm（見表1）；a 為降水入滲補給系數,該區域取0.3；F 為計算區面積,km2。

表1 年降水入滲補給量計算成果匯總表

根據《榆林市水文手冊》,CV=0.27,CS/CV=2.1,通過查P-Ⅲ曲線,則模比系數KP=85%=0.725,故,HP=85%=278.62 mm。

b）灌溉回歸補給量（Q灌）

根據調查,利用地下水灌溉的水澆地644.1 畝,灌溉回歸量約為2.68 萬m3/a。

c）側向徑流補給

側向徑流補給量主要是均衡區周邊對此均衡區內的補償量,按達西公式：

式中：B 為斷面長度,按照側向匯水區域的橫斷面長度計算（該區地下水由西北向東南方向流動,在萬分之一地形圖上截取長度）（見表2）,m；K 為滲透系數,松散層段取2.5 m/d；I 為水力坡度,在1∶50000 潛水等水位圖上量取,取0.01；H 為含水量厚度（m）,松散層段35 m。

表2 側向徑流補給量計算成果匯總表

經計算周邊地下水徑流的補給量為139.27 萬m3/a。

d）凝結水補給量（Q凝）

式中：Ce為凝結水補給模數,根據中國地質調查局西安地質調查中心野外試驗資料,取127.94（m3/（d·km2））；T 為產生凝結水的天數,根據中國地質調查局西安地質調查中心野外試驗資料,取92 d；F 為產生凝水的補給面積（見表3）。

表3 凝結水補給量計算成果匯總表

計算得凝結水補給量為20.10 萬m3/a。

該區域水資源補給主要有天然降水、井灌回歸補水、地下水側向徑流量,即：

根據以上計算,項目區總補給量為398.44 萬m3/a。

地下水補給量見表4。

表4 區域地下水補給量計算結果

根據以上計算,地下水補給量為329.34 萬m3/a,其中農業灌溉回滲量來源于地下水的開采,為重復量,因此地下水天然補給資源量為329.34 萬m3/a。

（2）地下水可開采量計算

采用可開采系數法計算,公式如下：

式中：Q可為可開采量,m3/a；ρ為可開采系數,取0.5；Qa為總補給量,m3/a。

計算的項目區地下水多年平均可開采量為164.67 萬m3/a,85%保證率下可開采量為139.97 萬m3/a。

2.1.2 開采模數法

項目區地處靖邊縣中部梁峁澗區,根據《靖邊縣水資源普查報告》,可開采模數為5.75×104m3/（km2·a）,計算區面積為18.97 km2,則可開采資源量為109.08 萬m3/a。

兩種方法計算結果相差不大,本次采取較小值109.08 萬m3/a作為可開采量。

2.1.3 現狀用水量

地下水現狀用水量主要包括生活用水和農業灌溉用水,本項目主要為農田灌溉,故不考慮居民用水量。

2.1.4 生態用水量

生態年用水量取可開采水量的20%,即21.82 萬m3/a。

2.2 需水量分析

項目區內需水量主要為灌溉用水量。

2.2.1 灌溉制度設計

1）設計水平年和灌溉保證率

根據《灌溉與排水工程設計標準》（GB 50288-2018）、《微灌工程技術規范》（GB/T 50485-2009）的規定,灌溉方式以滴灌灌溉,灌溉保證率一般取85%～95%,結合項目所在地水文氣象、作物組成及經濟效益等因素,綜合考慮,確定設計灌溉保證率為85%。

2）作物灌溉定額

項目區屬于半干旱大陸性氣候區,由于海拔、熱量等條件不足,因此,作物種植僅能達到一年一熟。項目實施后,經過土壤改良,土壤為沙壤土,適宜種植土豆等糧食作物。依據《陜西省作物需水量與分區灌溉模式》中對土豆灌溉模式分析可知,土豆的生長階段為出苗、拔節、抽穗、灌漿及成熟。根據《陜西省行業用水定額》（DB61/T 943-2014）,土豆的灌溉定額為170 m3/畝。

2.2.2 灌溉用水量

根據項目區地形及灌溉設施條件,結合當地群眾的意見,項目區規劃為高效節水示范區,采用低壓管道輸水灌溉,設計灌溉面積為51.89 hm2。灌溉用水量采用下式計算：

式中：Q田為灌溉用水量F 為有效灌溉面積；e 為灌溉定額,取170 m3/畝；ηc為灌溉水利用系數,根據《土地整治高標準農田建設標準綜合體》,取0.9。

根據計算,項目區分地塊年灌溉需水量見表5,項目區總需水量為14.71 萬m3。

表5 灌溉地塊需水量計算表

2.3 水資源供需平衡分析

該項目地下水可開采量為109.08 萬m3/a,項目區需水量為14.71 萬m3/a,小于地下水可開采量,則地下水可開采資源量可滿足項目區取水要求（見表6）。

表6 項目區用水潛力分析統計表 單位：萬m3/a

3 結論

水利工程是區域經濟發展的重要支撐,水資源平衡分析可以清晰地反映項目區當地水資源與水環境的承載能力,為合理科學調配水資源提供依據,保證經濟社會全面協調可持續發展。經分析羊圈灣村家石洼組高效節水灌溉需水量占項目區地下水可開采量13.5%,從數據可知地下水可開采量可以滿足當下項目區所需水量要求,實施后能在旱季給群眾解決灌溉問題,改變干旱缺水的面貌。